JPS63124871A - 可変速揚水機の揚水運転停止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は可変速揚水機の揚水運転停止方法に係り、特に
運転回転速度が任意に制御可能な可変速揚水機を揚水運
転から停止動作を行なう場合の揚水停止方法に関する。

（従来技術） 第１３図は、従来の揚水発電所の揚水機の構成を示した
ものであり、図中符号１は水圧鉄管、２はポンプ水車、
３は流水量を調整又は流水をしゃ断する可動のガイドベ
ーン、４はランチ、５はドラフトチューブをそれぞれ示
しており、ガイドベーン３はガバナ装置６によって水口
開度を制御されるようになっている。また符号７は同期
発電電動機で揚水運転中は電動機として電動機の有する
ボール数と送電線の系統周波数から決められる同期一定
速度で運転され前記ランナ４を駆動し、流水をドラフト
チューブ５から水圧鉄管に揚水する。

この様な従来の揚水機において揚水運転を停止する場合
、ガイドベーン３を閉制御し約１５〜１０％開度に達し
たら電動機７を送電線より解列し、ガイドベーン３を全
閉していた。

（発明が解決しようとする問題点） このような場合解列時点の電動機入力は定常揚水運転時
の約３０〜５０％程度であり例えば３００ＭＷの場合１
００〜１５０ＭＷにもなり解列と同時に送電系統の電力
変動が大きく系統運用に多大の影響を及ぼしていた。

そこで、本発明の目的は、このような電力動揺を最小に
するための可変速揚水機の揚水運転停止方法を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明はポンプ又はポンプ水車
に直結された交流励磁誘導発電電動機の回転速度を可変
制御するサクロコンバータを上記誘導発電電動機に対し
て電気的に結合してなる可変速制御揚水発電装置の揚水
運転停止方法において；揚水運転を停止する際に、先ず
ガイドベーンを閉制御せしめ、ガイドベーン開度が所定
の開度に到達したことを検出し、次いで落差検出器と回
転速度検出器のそれぞれの信号からあらかじめ入力され
た各落差に許容されたポンプ水車の回転速度下限値を算
出し、励磁量検出器及び必要励磁量算出装置によりサイ
クロコンバータを制御してポンプ水車の速度を減じ発電
電動機の入力を一定レートで漸次減少制御せしめ、回転
速度が許容値に達したことを条件としガイドベーンの閉
制御を再開せしめ、ガイドベーンが所定の開度に達した
ことを検出し、主機を送電系統により解列せしめるよう
にしたことを特徴とするものである。

（作　用） 上述のように構成した本発明の可変速揚水装置の制御方
法において、交流励磁誘導電動機は交流励磁装置により
入力に見合う励磁量が与えられ所定の回転速度にて回転
し、入力電源は送電系統よりサイクロコンバータにより
回転速度に見合う周波数に変換され人力される。ここで
揚水運転停止指令が出されると、ガイドベーンを通常揚
水運転最小開度に閉制御し、次に検出された落差により
決る許容最低回転速度が図７のデータより算出され、速
度ＮＭ１に見合う励磁量が励磁量算出器により算出され
、この算出値に基ずいて交流励磁量を減少させ運転速度
を減少せしめる。速度が許容値に達したらガイドベーン
を閉鎖せしめ解列停止する。

（実施例） 以下本発明による可変速揚水機の揚水運転停止方法の実
施例を図面を参照して説明する。

本発明による可変速揚水機の揚水運転停止方法を説明す
るに先立って第１２図を参照して本発明の方法の実施に
使用される装置を説明しておく。

第１２図において符号２はポンプ水車を示し、このポン
プ水車には交流励磁誘導発電電動機が直結されている。

この電動機には交流励磁装置９、送電系統の一定周波数
を発ｆｊＳ電動機８の必要周波数に変換するサイクロコ
ンバータ１０、電動機の入力、回転速度及びガイドベー
ン開度のそれぞれを検出する検出器１１、制御上あらか
じめ必要なデ−夕の入力、演算、出力装置１２、発電電
動機の回転速度を制御するに必要な励磁量検出器及び必
要励磁量計算装置１３が電気的に接続されている。

このような可変速揚水機を揚水運転する場合、ポンプ又
はポンプ水車の性能は第９図および第１０図に示したよ
うになる。

第９図は横軸に揚水量、縦軸に揚程を示したもので図に
おいて、Ｈは最低揚程、ＨＭＡＸは最ＩＮ 高揚程を示し、ポンプ水車が回転速度Ｎ、からＮ　まで
可変速運転するときＨＭＪＮではＮ−１から＋１ Ｎ　の間の速度で運転されＨＭＡＸではＮｂからＮ＋１
の間の速度で運転される。この図で点Ｂと点りを結ぶ線
は電動機の容量から制御される最大入力線で点Ａと点Ｃ
を結ぶ線はポンプ又はポンプ水車から与えられる制限ラ
インで一般にランチ内に二次流れ（騒音、振動が過大と
なる状態゛）が発生する限界点であり又各藩差における
最小入力点である。

一方、第１０図は横軸に電動機入力を示し、縦軸は第９
図と同様に揚程を示している。この図において点Ａ、Ｂ
ＳＣ，Ｄは前記した第９図の点Ａ。

Ｂ、Ｃ，Ｄと同一点を示している。したがって、例えば
最低揚程運転において回転速度はＮ、からＮ　まて選択
出来るが電動機入力は回転速度をＮ　からＮ−１に制御
することによって低下させることが可能であることがわ
かる。又ＡＣ点におけるガイドベーン開度は落差が変化
しても一定であり又通常揚水運転中の最小開度と云うこ
とが出来る。

第７図では横軸に揚程Ｈ１縦軸に運転回転速度Ｎとした
時各揚程における電動機入力の最小値を得る回転速度を
Ｎ　としたとき第９図から”ＭＩＮではＮ　關Ｎ　であ
り”　）４ＡＸ時ではＮＭｌ−ＮｂとＭｌ　　　−１ なる。

一方、第８図では横軸に揚程Ｈ１縦輔に電動機人力Ｐと
した図を示すが、各落差における最小入力値Ｐ　は第１
０図から１１ＭＩＮ時ＰＭｌ＝　ＰＣ５Ｉ Ｈ時ではＰＭｌ”ＰＡとなるＰＭｌ線図が求めらＡＸ れる。

次に揚水量を減するガイドベーンの制御について第１１
図を参照して説明する。第１１図は横軸流量縦軸揚程と
した時の回転速度Ｎ−Ｎ　　とＮ−Ｎ　におけるガイド
ベーン開度ａＯ及びａｌの特性を示している。今運転揚
程ＨＭＩＮを想定した場合、前述した第９図の最大流量
（最大軸入力）点、Ｄ点のガイドベーン開度をａ、又許
容最低速度Ｎ　を得る点Ｃのガイドベーン開度をａｌと
したｉ 時、今り点から停止動作を実行した場合、もし回転速度
を先行してＮ　からＮ、　（ＮＭｌ）に移行すると点り
はＮ−Ｈのガイドベーン開度ａ。特性上のＤ′に移行せ
ずポンプ吐出揚程と上・下池水位にバランスするＦ点に
移行することとなる。Ｆ点は図」−の０点より小流量側
つまり振動過大領域に入るので好ましくない。一方り点
からＮ−Ｎａのま−先ずガイドベーン開度をａＯからａ
ｌに移行するとＧ点に移行する。しかる後回転速度をＮ
−１まで減速すればＧ点から０点に移行し振動過大領域
に入ることがない。従って停止時指令と共にガイドベー
ン閉操作を先行する事が好ましい事がわかる。本発明は
ポンプ又はポンプ水車の有するこれらの特性を利用した
ものである。

次に本発明による揚水運転停止方法の実施例を第１図乃
至第６図を参照して説明する。

第１図は揚水停止動作の一態様を示した制御ブロック図
、第２図は本発明によって生じるガイドベーンの動作状
況、電動機入力及び回転速度の変化状況を時間経過にし
たがって表わしたものである。

第１図において、揚水停止指令１４を受けて、ガイドベ
ーンを閉鎖せしめ、ガイドベーン開度ａがあらかじめ許
容された最小値ａ１まで閉鎖した事をガイドベーン開度
検出器１１ｃで検出する。

次に設置された落差検出器ｌｉｄより落差Ｈを検出し、
その値により許容最低回転速度ＮＭｌをデータ演算装置
１２により算出しこのデータより必要励磁量計算装置１
．３により励磁量を算出し交流励磁装置９を制御せしめ
る。主機の回転速度がＮ。１に達した事を回転速度検出
器１１ｂで検出し、再びガイドベーンを閉制御せしめ、
ガイドベーン開度があらかじめ決められた１５〜１０％
開度ａ２に達した事をガイドベーンを開度検出器１１ｃ
で再度検出し主機を解列せしめ停止させる。このような
本発明の一実施例によればガイドベーンの適切な閉鎖方
法と主機の回転速度の減少制御により異常振動がなく、
又、主機解列時に生ずる系統の動揺も少なく円滑な停止
が可能となる。

前述した方法においては、ガイドベーンを閉制御し回転
速度がＮＭｌに達したらその速度を一定保持しつつガイ
ドベーンをａ２に閉鎖したが、第３図および第４図に示
したように、回転速度がＮＭｌに達した時点でガイドベ
ーンを閉鎖させると同時に更に速度減少制御を続行せし
め、ガイドベーンがａ２開度に到達した点で減少制御を
停止し系統より解列せしめても良い。この場合一般にＮ
Ｍ１時点から更に回転低下を実施しても主機の回転部の
慣性エネルギーにより急激な速度低下を招かす又ガイド
ベーンを閉鎖せしめるため、ランナルガイドベーン間の
圧力が上昇し、水圧鉄管からの逆流現象が発生しないの
で、前記した実施例と同様な効果が期待出来る。

前述した二つの実施例では回転速度を検出したが、第５
図及び第６図に示したように、各落差に許容される最小
入力値を用いても良い。すなわち、揚水停止指令１４か
らガイドベーンを閉鎖せしめ、前実施例と同様にガイド
ベーン開度ａ１を検出後落差検出により許容最低入力Ｐ
Ｍ１をデータ演算装置１２で算出し、電動機入力を制御
し電動機入力がＰＭ、に達した事を入力検出器１１ａに
て検出しガイドベーンの閉鎖を再開させる。しがる後ガ
イドベーンが開度ａ２に達した時点で主機を解列し停止
に至らしめるようにしても良い。

このような実施例においてもＰＭｌを検出した後ガイド
ベーンを閉鎖させながら電動機入力を低減制御を続行さ
せ、ガイドベーンがａ２に達した時点で入力低減制御を
停止し主機を解列する。これらの方法においても静粛で
又系統に大きな動揺を与えない目的を達成する事が可能
である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明にょればポンプ
水車が有する静粛なる運転範囲を広く利用し又、回転速
度の減少制御又は電動機入力減少制御を可変速機器の特
質から簡便に利用出来るので、送電系統に与える動揺も
従来に比べ著しく低下する事が出来る。従来機が必ず突
入する過大な振動領域通過時間も短くなるので機器の長
寿命化が計られ、又、従来機より解列時のしゃ新入力が
小さいので、しゃ断器の寿命の増大が出来、送電系統の
安定化に寄与する等多大の効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変速揚水機の揚水運転停止方法
の一実施例を示した制御ブロック図、第２図は第１図の
制御方法によるガイドベーン開度、電動機入力、回転速
度の時間的変化様子を示したタイムチャート、第３図は
本発明の他の実施例による制御ブロック図、第４図は第
３図の制御方法による時間的変化を示したタイムチャー
ト、第５図はさらに本発明の他の実施例による制御ブロ
ック図、第６図はガイドベーンと電動機入力の時間的変
化を示すタイムチャート図、第７図乃至第１１図は本発
明の根幹となるポンプ又はポンプ水車の特性を示した曲
線であって、第７図は横軸揚程、縦軸回転速度とした時
各落差に許容される運転最低回転速度曲線を示した線図
、第８図は縦軸を電動機入力とした時各落差に許容され
る運転最低入力曲線を示した線図、第９図は揚程〜揚水
量性能を示した線図、第１０図は揚程〜入力曲線を示し
た線図、第１１図は回転速度が変った場合の揚程〜揚水
量の関係を示した線図、第１２図は本発明を構成する可
変速揚水機器を示した図、第１３図は従来の一定速運転
揚水機器を示した図である。 ２・・・ポンプ水車、７・・・同期発電電動機、８・・
・交流励磁誘導発電電動機、９・・・交流励磁装置、１
゜・・・サイクロコンバータ、ｌｌａ・・・入力検出器
、１１ｂ・・・回転速度検出器、ｌｌｃ・・・ガイドベ
ーン開度検出器、１１ｄ・・・落差（揚程）検出器、１
２・・・データ演算装置、１３・・・励磁量検出器及び
励磁量計算装置。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２菌 Ｈ□ 必６図 ′″　　　　　エ　　　　　２ ］ ≧　　（ＬＺ Φ 〉　　　　１ 工−−−− □Ｑ 第１１図 第１２図 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプ又はポンプ水車に直結された交流励磁誘導発
   電電動機の回転速度を可変制御するサクロコンバータを
   上記誘導発電電動機に対して電気的に結合してなる可変
   速制御揚水発電装置の揚水運転停止方法において；揚水
   運転を停止する際に、先ずガイドベーンを閉制御せしめ
   、ガイドベーン開度が所定の開度に到達したことを検出
   し、次いで落差検出器と回転速度検出器のそれぞれの信
   号からあらかじめ入力された各落差に許容されたポンプ
   水車の回転速度下限値を算出し、励磁量検出器及び必要
   励磁量算出装置によりサイクロコンバータを制御してポ
   ンプ水車の速度を減じ発電電動機の入力を一定レートで
   漸次減少制御せしめ回転速度が許容値に達したことを条
   件としガイドベーンの閉制御を再開せしめ、ガイドベー
   ンが所定の開度に達したことを検出し、主機を送電系統
   より解列せしめるようにしたことを特徴とする可変速揚
   水機の揚水運転停止方法。 ２、前記した発電電動機入力減少制御を各落差許容回転
   速度検出後もガイドベーン閉鎖と並行して継続せしめ、
   ガイドベーンが所定の開度に到達した時点で主機を解列
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の可変速揚水機の揚水運転停止方法。 ３、発電電動機入力検出器を設置しこの測定信号と落差
   信号からあらかじめデータ入力された各落差に許容され
   た発電電動機下限入力に達するまでサイクロコンバータ
   を制御することによりガイドベーンを制御するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変速
   揚水機の揚水運転停止方法。